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【科学讲座】Guy Wormser: Introduction to particle physics

2017年3月16日19:00,科学前沿进展名家系列讲座Ⅳ第63讲在中国科学院大学玉泉路校区阶一4教室举行。讲座报告人是法国著名粒子物理学家Guy Wormser博士。 正如题目“A quick tour into the fascinating world of Particle Physics.”所言,在Guy Wormser博士的引导下,同学们对粒子物理这门学科有了更深入的了解。

    Wormser博士从古希腊哲学中物质是否无限可分这个经典问题切入,简单回顾了人类探索微观世界探索的征途,介绍了夸克和轻子等基本粒子以及四种基本相互作用。Wormser博士指出,作用的传递是需要通过某种粒子的,这就是传播子,并由此而谈到去年的一个轰动世界的进展——引力波的发现。关于四种基本相互作用力,Wormser博士还谈到了它们的统一,这正是当今理论物理学界所努力的。谈到粒子物理的前沿,就不得不谈到反物质。除了与正物质带电相反,和与正物质相遇后会发生湮灭之外,Wormser博士还向我们介绍了关于反物质新的知识。在大爆炸之初,正物质和反物质数量是相等的,以及在宇宙射线和加速器中可以被较为容易地制造出来。

    接下来,Wormser博士谈到了标准模型。毫无疑问,这是一个优秀的模型,有史以来最复杂的理论建设,有着强大的预测能力,成功的预测了希格斯玻色子的性质和质量。然而,这个理论并不是最终的理论,很多问题有待于解决,例如,标准模型无法将强相互作用和弱相互作用统一起来,无法预测暗物质和暗能量的性质等。

此后, Wormser博士介绍了粒子物理中实验的方法和工具。如何研究无穷小?研究技巧就是在很小的范围内施以极高的能量,在加速器中将粒子破碎和重组,通过研究片段来得到粒子整体的性质和反应的机理。谈及著名的大型强子对撞机(LHC),Wormser博士指出,LHC进行了很多意义重大的实验,如发现了希格斯玻色子、发现了暗物质、在高维空间中将引力与其它相互作用结合在一起、理解了正反物质之间不对称的起源等,建造并运行它是值得的。他甚至称LHC是一个“探险”——一个回答基本粒子和基本相互作用力问题的科学上的探险,一个需要特殊技术的进步才能建成的技术上的探险,一个已经有10000人工作了25年并且至少还需要20年的探险。Wormser博士提到,一个科学研究从发现问题开始,经历理论模型、设计实验、进行试验、分析数据、理论修正等步骤,直至建立一个较为成熟的理论,这个过程往往需要10至20年。在这个过程中,除物理学外,还需要工程、计算机、材料等学科的技术。

   “粒子物理是对微观世界的探索,是理解宇宙及其演变的钥匙”Wormser博士用这句意义深长的话结束了讲座。(文/殷大利   图/殷然  来源/国科大记者团)

Guy Wormser博士为同学们做讲座

师生互动

主讲人介绍:

    Guy Wormser博士,是法国著名、国际知名的粒子物理实验学家。他于1979年进入法国国家科研中心(CNRS)工作至今,现担任CNRS最高级别的“杰出研究员”。他曾任法国国家核物理与粒子物理研究所(IN2P3)副所长(1999-2003)、法国最大的粒子物理实验室——法国直线加速器实验室(LAL)所长(2005-2011)。他参加过许多粒子物理国际合作实验组,做出了重要的工作,并在一些实验组中担任重要职务。他参加过德国正负电子研究中心(DESY)上的CELLO实验(1977-1979),欧洲核子研究中心(CERN)上的NA14实验(1979-1986),美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)上的Mark-II实验(1986-1988),欧洲核子研究中心上的大型正负电子对撞机(LEP)上的 DELPHI 实验(1988-1994)。1993-2004年参加了美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)上的Babar实验,是LAL该项目负责人。2005-2010年参加了国际直线加速器实验(ILC),是法国国家核物理与粒子物理研究所ILC组的主席。2007年至2012年参加了超级B工厂(SuperB)实验,期间担任该项目的副发言人。

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为周琪院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。